Determinación de pH, Método electrométrico

Determinación de pH, Método
electrométrico
Pregunta 1
Generalidades Material y reactivos Cálculos
Principios
Estandarización
Precisión Pregunta 2
Aparatos
Procedimiento
Bibliografía Pregunta 3.
1.- Generalidades
En 1909, el químico danés Sorensen definió el potencial hidrógeno ( pH ) como
el logarítmo negativo de la concentración molar ( mas exactamente de la
actividad molar ) de los iones hidrógeno. Esto es:
pH = - log [H + ]
Desde entonces, el término pH ha sido universalmente utilizado por la facilidad
de su uso, evitando asi el manejo de cifras largas y complejas. Por ejemplo, una
concentración de [H+] = 1x10-8 M ( 0.00000001)
es simplemente un pH de 8 ya que : pH= - log[10-8] = 8 La relación entre pH y
concentración de iones H se puede ver en la siguiente tabla, en la que se incluyen
valores típicos de algunas sustancias conocidas:
1.1.- Almacenaje de la muestra
Las muestras para determinar pH, deberán ser tomadas en recipientes de
polipropileno y asegurándose que estén bien tapadas, se recomienda analizar el
pH lo más pronto posible y evitar la exposición al aire, en especial las muestras
de aguas alcalinas, ya que el CO2 del aire, tiende a reaccionar con la alcalinidad
de la muestra y variar su pH.
1.2.- Campo de aplicación
Este método de prueba se utiliza para la determinación rutinaria del pH en agua,
a condiciones controladas de laboratorio .
2.- Principios
La determinación del pH en el agua es una medida de la tendencia de su acidez o
de su alcalinidad. No mide el valor de la acidez o alcalinidad ( vea el método de
determinación de alcalinidad ).
Un pH menor de 7.0 indica una tendencia hacia la acidez, mientras que un valor
mayor de 7.0 muestra una tendencia hacia lo alcalino.
La mayoría de las aguas naturales tienen un pH entre 4 y 9, aunque muchas de
ellas tienen un pH ligeramente básico debido a la presencia de carbonatos y
bicarbonatos. Un pH muy ácido o muy alcalino, puede ser indicio de una
contaminación industrial.
El valor del pH en el agua, es utilizado también cuando nos interesa conocer su
tendencia corrosiva o incrustante, y en las plantas de tratamiento de agua.
Este método determina el pH , midiendo el potencial generado ( en milivolts )
por un electrodo de vidrio que es sensible a la actividad del ión H + , este potencial
es comparado contra un electrodo de referencia, que genera un potencial
constante e independiente del pH. El electrodo de referencia que se utiliza es el
de calomel saturado con cloruro de potasio, el cual sirve como puente salino que
permite el paso de los milivolts generados hacia al circuito de medición.
La cadena electroquímica de este sistema de medición es :
Hg / Hg Cl -Sol Sat KCl // Vidrio/HCl 0.1N/Ag-AgCl
2 2
En el siguiente esquema se muestran los electrodos utilizados:
2.1.- Interferencias
El electrodo de vidrio es relativamente inmune a las interferencias del color,
turbidez, material coloidal, cloro libre, oxidantes y reductores. La medición se
afecta cuando la superficie de la membrana de vidrio esta sucia con grasa o
material orgánico insoluble en agua, que le impide hacer contacto con la muestra,
por lo anterior se recomienda la limpieza escrupulosa de los electrodos.
En muestras de un pH mayor a 10 , se presenta el error del sodio, el cual puede
ser reducido utilizando electrodos especiales de bajo error de sodio y haciendo
las correcciones indicadas en el instructivo del electrodo.
La temperatura tiene dos efectos de interferencia, el potencial de los electrodos y
la ionización de la muestra varian. El primer efecto puede compensarse haciendo
un ajuste en el botón de la " temperatura" que tienen todos los aparatos. El
segundo efecto es inherente de la muestra y solo se toma en consideración,
anotando la temperatura de la muestra y su pH; para más exactitud, se
recomienda que la muestra esté a 25 ° C, que es la temperatura de referencia para
la medición del pH.
3.- Aparatos
Medidor de pH de laboratorio:
La tabla siguiente, muestra las características típicas más importantes de cuatro
tipos de aparatos. Cualquier aparato, junto con sus electrodos asociados ( vidrio y
referencia ) , pueden ser usados, la elección será de acuerdo a la precisión
deseada en la medición,
TIPO I
TIPO II
TIPO III
TIPO IV
0 a 14
0 a 14
0 a 14
0 a 14.000
.
2 unidades de pH
0.1
0.01
0.01
0.001
Exactitud
+/- 0.05
+/- 0.01
+/- 0.007
+/- 0.002
Repetibilidad
+/- 0.02
+/- 0.005
+/- 0.002
+/- 0.002
Corrección por Temp
.
Escala normal
Escala expandida
División de la escala
Manual o Automática
.
1.4 unidades de pH .
.
.
si
si
si
si
0 a 100
0 a 100
0 a 100
0 a 100
División menor ° C
2
2
2
2
Corrección - pendiente
-
si
si
si
Intervalo en ° C
Fabricantes
4.- Material
Material común de laboratorio para contener la muestra y las soluciones para
calibrar:
Vasos de precipitado, probetas ya sean de vidrio o de plástico.
4.1.- Reactivos
Solución amortiguadora de pH 4.00 a 25 ° C
Disolver 10.12 g de biftalato de potasio ( KHC4H4O6 ) en agua destilada y diluya
a un litro.
Solución amortiguadora de pH 6.86 a 25 ° C
Disolver 3.39 g de Fosfato monopotásico ( KH2PO4 ) y 3.53 g de Fosfato disódico
anhidro ( Na2HPO4) en agua destilada y diluya a un litro.
Solución amortiguadora de pH 9.18 a 25 ° C
Disolver 3.80 g de Tetraborato de sodio decahidratado ( Na3B4O7.10H2O ) en
agua destilada y diluya a un litro.
Estas soluciones deben prepararse con agua destilada y recién hervida durante 15
minutos y enfriada, lo anterior es para eliminar la contaminación del CO 2 disuelto
en el agua y evitar crecimientos microbianos.
Los fosfatos de sodio y potasio y el biftalato de potasio se deben secar a 110 ° C
durante 2 horas antes de pesarlas.
El tetraborato de sodio decahidratado ( Borax ) no debe ser secado a la estufa.
Las soluciones amortiguadoras preparadas, se deben guardar en frascos de vidrio
o de polipropileno, bien tapadas y prepararse cada mes.
5.- Estandarización
1. Prenda el medidor de pH y permita que se caliente
2. Mida la temperatura de la solución amortiguadora de pH 6.86 y ajuste el
3.
4.
5.
6.
medidor con el botón de Temperatura
Inserte los electrodos en la solución de pH 6.86 y ajuste el pH a este valor
en el medidor con el botón de calibrar
Elevar y enjuagar los electrodo con agua destilada
Inserte los electrodos en la solución de pH 4.00 y ajuste el pH a este valor
en el medidor con el botón de Pendiente ( Slope )
Elevar y enjuagar los electrodo con agua destilada.
6.- ProcedimientoUna vez calibrado el aparato de medición de pH, se procede a
la medición de la muestra:
1. Mida la temperatura de la muestra y ajuste el medidor con el botón de
Temperatura
2. Inserte los electrodos en la muestra y lea el pH correspondiente
3. Elevar y enjuagar los electrodo con agua destilada
4. Almacenar los electrodos en solución amortiguadora de pH 7 o menor.
7.- Cálculos:
Anotar el valor del pH con las cifras significativas de acuerdo a la precisión del
medidor de pH que se esté utilizando. Anotar también la temperatura de la
muestra al determinarle el pH.
8.- Precisión:
La precisión que se puede obtener con una cuidadosa calibración del aparato y
electrodos,
será de +/- 0.05 unidades de pH
9.- Bibliografía:
American Society for testing and Materials. Annual book of Standards 1994
Determinación de pH en el agua. Metodo ASTM D 1293-84 reaprobado en 1990
Standard methods for the examinatión of water and waste water publicado por la
APHA.
Determinación de pH en agua. Médodo 4500-H+ B 1995
Pregunta 1
Generalidades Material y reactivos Cálculos
Principios
Estandarización
Precisión Pregunta 2
Aparatos
Procedimiento
Bibliografía Pregunta 3